Análise Léxica e o Papel das Expressões Regulares - Compiladores

A análise léxica é a primeira fase de um compilador que transforma o código-fonte em unidades lógicas chamadas tokens. Ela simplifica o trabalho das próximas etapas, usando conceitos como expressões regulares e autômatos finitos para identificar e agrupar os caracteres do código.

A aula descreve como as expressões regulares (regex) são usadas na análise léxica para definir e reconhecer padrões de tokens.

Expressões regulares são uma linguagem poderosa para descrever sequências de caracteres de forma concisa. Elas servem como a "receita" para identificar tokens, como um identificador ou um número inteiro.

A utilização de regex simplifica o processo de criação de um analisador léxico, pois ferramentas especializadas podem gerar o código de forma automática a partir dessas expressões, economizando tempo e reduzindo erros.

A aula descreve o funcionamento prático de um analisador léxico e seu processo de varredura do código-fonte.

Ele trabalha em três etapas principais:

1. Lê o código caractere por caractere.

2. Reconhece o maior lexema possível que corresponde a um padrão definido.

3. Gera um par (token, lexema).

A aula também aborda a importância do analisador léxico na identificação de erros léxicos, que são sequências de caracteres que não correspondem a nenhum padrão válido na linguagem.

A aula apresenta duas ferramentas que automatizam a criação de analisadores léxicos: Flex e ANTLR.

• Flex: Ferramenta mais tradicional, que gera um analisador em código C a partir de um arquivo de especificações onde você define as expressões regulares e as ações para cada token.

• ANTLR: Ferramenta mais moderna e versátil, que lida tanto com a análise léxica quanto com a sintática. Ele pode gerar o código em várias linguagens, como Java, Python e C#.

Ambas as ferramentas demonstram como a teoria de expressões regulares e autômatos finitos é aplicada na prática para simplificar o desenvolvimento de compiladores.

A aula finaliza com um estudo de caso prático para consolidar os conceitos de análise léxica.

O objetivo é criar um analisador léxico para uma mini-linguagem de expressões aritméticas usando o Flex. Os tokens, como identificadores (x), números (3) e operadores (+), são definidos através de expressões regulares.

Ao processar o código x = 3 + y;, o analisador lê a entrada e a converte em uma sequência de tokens lógicos. Esse processo simplifica a próxima etapa da compilação, que é a análise sintática.

A aula explica a abordagem do ANTLR, uma ferramenta que integra a análise léxica e sintática em um único arquivo de gramática (.g4).

No ANTLR, você define tanto as regras dos tokens (usando expressões regulares) quanto as regras para a estrutura das sentenças da linguagem. A ferramenta então gera um analisador completo que pode ser usado em várias linguagens de programação, como Java e Python.